ЭФФЕКТИВНЫЕ И РОБАСТНЫЕ MD-ОЦЕНКИ КРАМЕРА - МИЗЕСА
Оценки параметров, построенные методом минимума расстояний, в литературе кратко называют MD-оценками. Метод минимума расстояний был предложен Вольфовитцем [1] в 1957 году. Обширная библиография работ по MD-оценкам составлена и опубликована Парром [2]. В данной работе рассматриваются эффективные MD-оценки параметра сдвига, основанные на использовании взвешенного расстояния Крамера - Мизеса и изучаются их свойства робастности в различных супермоделях, описывающих отклонения от гауссовской модели.
Efficient and robust MD-estimators of Cramer - von Mises..pdf Рассмотрим вариант, когда статистическая модель (Х,Зе) задана в параметрической форме. Здесь X обозначает выборочное пространство и Зе = {F : F(x,Q), 8 е ©} - заданное параметрическое множество допустимых распределений вероятностей. Имеется выборка X1,...,Xn в виде последовательности н.о.р. случайных величин с функцией распределения F(x,Q) и с плотностью f(x,Q), xeR1 , 8 е ©. Функциональный вид распределения задан с точностью донеизвестного параметра θ (скалярного либо векторного), который принадлежит заданному параметрическому множеству Θ. Требуется построить по выборке X 1,...,Xn из распределения F(x,Q) оценку неизвестного параметра 8е©.Метод минимума расстояний состоит в том, что на множестве непрерывных функций распределений 3, для пары распределений F,Ge3, задается метрика(или расстояние) p(F,G). Оценка параметра θ, полученная методом выбранного расстояния p(F,G), определяется из условия минимума этого расстояния между эмпирической функцией распределения Fn (x), построенной по выборке X1,...,Xn, и функцией распределения Fe(x)=FX(x,Q), принятой в модели (Х,Зе). Таким образом, для выбранного расстояния p(F,G), MD-оценки определяются в виде выражения ˆ = argmin{p(Fn,Fe)} . Для построения MD-оценок0могут быть использованы различные расстояния (см. [2]). Отметим, что метод максимального правдоподобия основан на использовании расстояния видаp(Fn,Fe) = -{lnf(x,Q)dFn(x). В данной работе мы рассмотрим MD-оценки, которые основаны на использовании взвешенного расстояния Крамера - Мизеса, определяемого при G = Fn, в видеpW(Fn,Fe) = \[Fn(x)-Fe(x)]2 We(x,Fe)dFe(x),(1)где We =W(x,Fq) - заданная весовая функция, которая в общем случае может за-108В.П. Шуленинвисеть от ф.р. Fe или плотности f е. Предполагая, что pW(Fn,Fe) дифференцируемая по параметру θ функция, обозначим её производную через iFn (8) = dpW(Fn,Fe)/66 . С учетом этого обозначения, MD-оценка 8n параметра θ, основанная на использовании взвешенного расстояния Крамера - Мизеса вида (1), является решением уравнения iFn (8) = 0 , гдеf)F (x ) iF (8) = -2 f [Fn (x) - Fe (x)]^ We (x)dFe (x) ++J [Fn (x) - Fe (x)]2 -W%f% (x)]dx.(2)96В данной работе рассмотрим MD-оценки параметра сдвига θ в одновыбороч-ном варианте, то есть в этом случае Fe(x) =F(x-Q). Введем опорное семействораспределений в виде 30 = {F: Fe (x) = F0 (x - 8), QeR1}, где F0 - заданное опорное распределение с плотностью f0. Перепишем (1) в видеpFnF0(Q,W) = j[Fn(x)-F0(x-Q)]2W(x-Q)dx.Отметим, что выбор весовой функции W в виде плотности опорного распределения, то есть в виде W(x) = f0(x), соответствует расстоянию Крамера - Мизеса,выбор весовой функции W(x) = f0(x)/F0(x)(1-F0(x)) соответствует расстояниюАндерсона - Дарлинга (см., например, [4, 9]). Предполагая, что pF F (Q,W) из (3)дифференцируемая по параметру θ функция, обозначим её производную черезXFn (8) = dpFn F0 (Q,W)/dQ . Уравнение XFn (8) = 0 для нахождения MD-оценки записывается в виде2n F 0(X ( i)-е)2.n2iW(X(i)-Q) = 0,i=1где X(1),...,X(n) - упорядоченная статистика выборки X1,...,Xn.1. Асимптотическая нормальность MD-оценокАсимптотические свойства MD-оценок изучались различными авторами (см., например, [1, 4, 6, 9]). В данной работе обсуждаются асимптотические свойства MD-оценок 8n параметра сдвига θ, которые при заданной опорной ф.р. F0, принятой в качестве исходной модели, и заданной весовой функции W являются решением уравнения (4). При этом различаются следующие два варианта оценивания параметра θ.Вариант 1. Функция распределения F наблюдений X1,...,Xn известна, и онасовпадает с опорной функцией распределения F0, то есть F = F0 (или Fe30).Вариант 2. Функция распределения F наблюдений X1,...,Xn неизвестна, и она не обязательно совпадает с опорной функцией распределения F0, то есть F Ф F0 (или F
Ключевые слова
метод минимума расстояний,
оценки параметров,
функция влияния,
робастные оценки,
minimum distance estimator,
weighted Cramer-von Mises estimation,
robust methods,
influence function,
absolute efficiencyАвторы
Шуленин Валерий Петрович | Томский государственный университет | кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры теоретической кибернетики факультета прикладной математики и кибернетики | shvp@fpmk.tsu.ru |
Всего: 1
Ссылки
Шуленин В.П. Свойства адаптивных оценок Ходжеса - Лемана в асимптотике и при конечных объемах выборки // Вестник Томского госуниверситета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2010. № 2(11). С. 96 - 112.
Серых А.П., Шуленин В.П. Робастные и непараметрические алгоритмы обработки данных физических экспериментов // Изв. вузов. Физика. 1993. № 10. C. 128 - 136.
Шуленин В.П. Введение в робастную статистику. Tомск: Изд-во Том. ун-та, 1993. 227 с.
Шуленин В.П. Асимптотические свойства и робастность MD-оценок // Теория вероятностей и её применение. 1992. T. 37. Вып. 4. C. 816 - 818.
Шуленин В.П. Границы эффективности оценок, построенных методом минимума расстояния Крамера - Мизеса // Изв. вузов. Физика. 1995. № 9. C. 84 - 89.
Boos D.D. Minimum distance estimators for location and goodness of fit // J. Amer. Statist. Assoc. 1981. V. 76. Nо. 375. P. 663 - 670.
Shulenin V.P., Tarasenko F.P. Connections of MD-estimates with classes of robust estimates of location parameter // 12th Prague Conf. on Inform. Theory. August 29. September 2, 1994. P. 220 - 223.
Bickel P.J. Another look at robustness: a review of reviews and some new development // Scand. J. Statist. Theory and App1. 1976. V. 3. P. 145 - 168.
Wolfowitz J. The minimum distance method // Ann. Math. Statist. 1957. V. 28. P. 75 - 88.
Parr W.C. Minimum distance estimation: a bibliography // Comm. Statist. 1981. A10. P. 1205 - 1224.
Serfling R.J. Approximation theorems of mathematical statistics. N.Y.: Wiley, 1980. 371 p.